Том 38, номер 02, статья № 4

Аннотация:

Приводятся результаты микроволновых наблюдений содержания озона средней атмосферы над Апатитами (67° с.ш., 33° в.д.) в зимний сезон 2022/23 г., который пришелся на период высокой активности Солнца в 25-м цикле. В измерениях был использован мобильный озонометр с рабочей частотой 110,8 ГГц. Прибор имел однополосную шумовую температуру 2500 К, что позволило отслеживать вариации содержания О₃ с 15-минутным временным разрешением на высотах средней атмосферы. Получены оценки вертикального профиля содержания озона на высотах 22–60 км. Результаты сопоставлены с бортовыми данными MLS/Aura о высотных профилях содержания озона и температуры. Вариации содержания озона проходили на фоне внезапного стратосферного потепления, которое случилось в середине февраля и сопровождалось экстраординарным ростом общего содержания озона от 240 до 500 е.Д. Приведены пределы изменений содержания озона на высотных уровнях 25, 40 и 60 км. Обсуждается влияние интенсивного геомагнитного возмущения (шторма) 23–24 марта на суточный ход содержания озона на высоте 60 км. Результаты исследования вносят вклад в понимание влияния солнечной активности на климат Земли.

Ключевые слова:

озон средней атмосферы, динамические изменения, микроволновая радиометрия, полярные широты, активность Солнца

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Куликов Ю.Ю., Андриянов А.Ф., Демин В.И., Демкин В.М., Кириллов А.С., Рыскин В.Г., Шишаев В.А. Длительные микроволновые наблюдения озона средней атмосферы в Апатитах в течение трех зим // Геомагнетизм и аэрономия. 2023. Т. 63, № 5. С. 644–656.
2. Jackman C.H., Fleming E.L., Vitt F.M., Considine D.V. The influence of solar proton events on the ozone layer // Adv. Space Res. 1999. V. 24, N 5. P. 625–630.
3. Jackman C.H., Marsh D.R., Vitt F.M., Garcia R.R., Randall C.E., Fleming E.L., Frith S.M. Long-term middle atmosphere influence of very large solar proton events // J. Geophys. Res. 2009. V. 114, N D11. DOI: 10.1029/2008jD011415.
4. Andersson V.E., Verronen P.T., Rodger C.J., Clilverd M.A. Seppälä A. Missing driver in the Sun–Earth connection from energetic precipitation impacts mesospheric ozone // Nat. Commun. 2014. DOI: 10.1038/ncomms6197.
5. Weeks L.H., CuiKay R.S., Corbin J.R. Ozone measurements in the mesosphere during the solar proton event of 2 November 1969 // J. Atmos. Sci. 1972. V. 29. P. 1138–1142. DOI: 10.1175/1520-0469(1972)029<1138:OMITMD>2.0.CO;2.
6. Heath D.F., Krueger A.J., Crutzen P.J. Solar proton event: Influence on stratospheric ozone // Science. 1977. V. 197. P. 886–888. DOI: 10.1126/science.197.4306.886.
7. Crutzen P.J., Isaksen I.S.A., Reid C.R. Solar protons events: Stratospheric sources of nitric oxide // Science. 1975. V. 189. P. 457–459. DOI: 10.1126/science.4201.457.
8. Thorne R.M. Energetic radiation belt electron precipitation: A natural depletion mechanism for stratospheric ozone // Science. 1977. V. 195. P. 287–289. DOI: 10.1126/science.195.4275.287.
9. Seppälä A., Clilverd M.A. Energetic particle forcing of the Northern Hemisphere winter stratosphere // Front. Phys. 2014. V. 2. DOI: 10.3389/fphy.2014.00025.
10. Matthes K., Funke B., Andersson M.E., Barnard L., Beer J., Charbonneau P., Clilverd M.A., Dudok de Wit T., Haberreiter M., Hendry A., Jackman C.H., Kretzschmar M., Kruschke T., Kunze M., Langematz U., Marsh D.R., Maycock A.C., Misios S., Rodger C.J., Scaife A.A., Seppälä A., Shangguan M., Sinnhuber M., Tourpali K., Usoskin I., van de Kamp M., Verronen P.T., Versick S. Solar forcing for CMIP6 (v3.2) // Geosci. Model Dev. 2017. V. 10, N 6. P. 2247–2302. DOI: 10.5194/gmd-10-2247-2017.
11. Lee J-H., Jee G., Kwak Y-S., Hwang H., Seppälä A., Song I-S., Turunen E., Lee D-Y. Polar middle atmospheric responses to medium energy electron (MME) precipitation using numerical simulations // Atmosphere. 2021. V. 12, N 2. ID 133. DOI: 10.3390/atmos12020133.
12. Chapman-Smith K., Seppälä A., Rodger C.J., Hendy A., Forsyth C. Observed loss of polar mesospheric ozone following substorm-driven electron precipitation // Geophys. Res. Lett. 2023. V. 50, N 17. DOI: 10.1029/2023GL.104860.
13. Kulikov Y.Y., Krasilnikov A.A., Shchitov A.M. New mobile ground-based instrument for research of stratospheric ozone (some results of observation) //  Proc. of the Sixth International Kharkov Symposium on Physics and Engineering of Microwaves, Millimeter and Submillimeter Waves (MSMW’07). 2007. V. 1 (2007), p. 62–66.
14. Красильников А.А., Куликов Ю.Ю., Мазур А.Б., Рыскин В.Г., Серов Н.В., Федосеев Л.И., Швецов А.А. Обнаружение «озоновых» облаков в верхней стратосфере Земли методом миллиметровой радиометрии // Геомагнетизм и аэрономия. 1997. Т. 37, № 3. С. 174–183.
15. Куликов Ю.Ю., Андриянов А.Ф., Демин В.И., Демкин В.М., Кириллов А.С., Козелов Б.В., Рыскин В.Г., Шишаев В.А. Результаты микроволновых наблюдений озона средней атмосферы за Полярным кругом зимой 2017–2018 // Тезисы докладов ХI Всероссийского семинара по радиофизике миллиметровых и субмиллиметровых волн, 25–28 февраля 2019 г. С. 106–107.
16. Rao J., Ren R., Chen H., Zhou J. The stratospheric sudden warming event in February 2018 and its prediction by a climate system model // J. Geophys. Res.: Atmos. 2018. V. 123, N 23. P. 13332–13345. DOI: 10.1029/2018JD028908.
17. Barnett J.J., Corney M. A middle atmosphere reference model derived from satellite data // Handbook for MAP. 1985. V. 16. P. 47–85. DOI: 10.1016/0273-1177(85)90369-2.
18. Rosen J.M., Kjome N.T., Khattatov V.U., Rudakov V.V., Yushkov V.A. Observation of ozone and polar stratospheric clouds at Heiss Island during winter 1988-1989 // J. Geophys. Res. 1992. V. 97, N D8. P. 8099–8104.
19. Куликов Ю.Ю., Красильников А.А., Рыскин В.Г. Результаты микроволновых исследований структуры озонового слоя полярных широт во время зимних аномальных потеплений стратосферы // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2002. Т. 38, № 2. С. 182–191.
20. Дорохов В.М. Наблюдения ОСО в Арктике (о. Хейса) зимой 1989 г. // Оптика атмосферы. 1990. Т. 3, № 1. С. 132–136.
21. Громова Л.И., Клейменова Н.Г., Громов С.В., Кананиди К.Х., Петров В.Г. Магнитная буря 23-24 марта 2023 г.: особенности геомагнитных возмущений во время главной фазы. Проблемы космофизики: тез. докл. Дубна, 10–13 июля 2023 г.
22. Pancheva D., Mukhtarov P., Bojilova R. Response to geomagnetic storm on 23–24 March 2023 long-lasting longitudinal variations of the global ionospheric TEC // Adv. Space Res. 2024. V. 73, N 12. P. 6006–6028. DOI: 10.1016/j.asr.2024.03.023.